《计算机网络》课程主要内容
整理人：张云侠
歌曲红豆词一、计算机网络概述
1、网络发展的过程
四个阶段：单计算机系统计算机-计算机联机系统计算机网络系统 Internet 的发展 2.计算机网络包含了四个内容：
各个计算机具有独立功能的地理位置上是分散的通过网络软硬件互连的
实现了资源共享的
定义：把分布在不同地理位置上的具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备在物理上互连，按照网络协议相互通信，以共享硬件、软件和数据资源为目的的系统称作计算机网络。 3、计算机网络系统与分类 1.）计算机网络系统的组成:
（1）网络硬件 : 服务器网络工作站网络接口卡通信介质网络互连设备（2）网络软件: 网络操作系统网络协议软件 2.）计算机网络的类型:
（1）按网络的覆盖范围分: 局域网城域网广域网（2）按通信方式分: 点对点网络广播式网络（3）按传输介质分: 有线网络无线网 4、 B/S与C/S
二、数据通信技术
1、概念：信息、信号、模拟数据（模拟通信）、数字数据（数字通信）
数据：记录下来的可以被鉴别的符号。
信息：对数据的理解。数据经过处理并经过解释才有意义，才能成为信号。信号是数据在传输过程中电信号的表示形式；
模拟信号（analog signal）的信号电平是连续变化的；
数字信号（digital signal）是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号表示；按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。
通信的目的是交换信息，信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或图像的组合；
为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图形或图像用二进制代码的数据来
北子岛表示；为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示；
数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特
序列的模拟或数字信号的过程。
2、并行传输与串行传输、同步传输与异步传输、单工、半双工与全双工
1)数据传输类型
模拟通信：传送模拟信号的通信数字通信：传送数字信号的通信 2)数据通信方
式串行通信
并行通信
单工通信：在一个指定的方向上传输数据。
半双工通信：可以在任一方向上传输，但不能同时有两个方向上的传输。双工通信：同时可以沿两个方向上传输。
3)同步方式同步通信异步通信
3、 FDM、TDM、WDM景甜干爹
1)频分多路复用FDM ? ? ? ? ? ? ?
2)波分多路复用WDM ? ? ?
3)时分多路复用TDM ? ? ?
时分多路复用是将信道用于传输的时间划分为若干个时间片；每个用户分得一个时
间片；
在每个用户占有的时间片内，用户使用通信信道的全部带宽。
4、数据传输速率、调制速率、误码率（1）数据传输速率:
1）波特率―每秒传送的信号波形的个数。B=1/T（波特） 2）比特率―每秒钟
传输比特的个数. S=B*log2N bps
光纤通道技术采用了波长分隔多路复用方法，简称为波分复用WDM; 在一根光纤上复
用80路或更多路的光载波信号称为密集波分复用DWDM；目前单模光纤的数据传输速率
最高可以达到20Gbps 。在一条通信线路设计多路通信信道; 每路信道的信号以不同的载波频率进行调制;
各个载波频率是不重叠的, 一条通信线路就可以同时独立地传输多路信号。频分多
路复用的方法包括以下几个步骤：
把传输媒体的可用带宽划分成多个分离的范围或信道为每个信道定义一个载波信号所有输入的调制信号结合成一个更加复杂的单一模拟信号
（2）误码率: 是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：Pe=Ne/N，其中N为传输的二进制码元总数，Ne为被传错的码元数；
（3）信道容量 : 信道容量>传输速率信道的最大数据传输率:
经济补偿金的计算1)奈奎斯特准则：二进制数据信号的最大数据传输速率 Rmax与通信信道带宽B（B=f，单位Hz）的关系为 Rmax=2・f（bps）；
2)香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax与信道带
宽B，信噪比S/N的关系为 Rmax = B・log2（1+S/N） S/N为信噪比；
5、编码方式（曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码）
6、 ASK、FSK、PSK及PCM编码
数据信号的编码：将数据的信源编码形式变换到某一种适合于信道传输的信号形式的
过程编码：适合信道的传输特性
ASK―振幅调制FSK―频率调制PSK―相位调制 PCM--模拟数据编码 PCM用于数
字语音系统：声音分为128个量化级；
每个量化级采用7位二进制编码表示；采样速率为8000样本/秒；
数据传输速率应达到7位×8000/秒=56Kbps；如果每个量化级采用7+1=8位二进制
编码表示; 数据传输速率应达到8位×8000 /秒= 64Kbps。
0数据1ω001ω0(a)ASKω(b)FSKπ(c)PSK(绝对)+0(d)PSK(相
对)+π+0+0+π+00ππ0π2ω1ω2ω1ω2ω17、数据交换技术（电路交换、报文交换、聪明小鬼斗笨贼
分组交换） 1) 线路交换
? ? ? ? ?
特点：在连接期间是专用的；传输效率比较低；除呼叫延迟外，连接时延迟比较小；
通信质量教高。豆腐作坊
线路交换：两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一
个实际的物理线路连接；
线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段；线
路交换方式的优点：通信实时性强，适用于交互式会话类通信；
线路交换方式的缺点：对突发性通信不适应，系统效率低，系统没有存储数据的能力，不能平滑交通
2)报文交换的特点： ? ? ? ? ? ?
3)分组交换形式上象报文交换，主要区别在于：分组交换网中，要限制所传输的数据
单位长度。通过分割数据报文的方法，可获得较小的延迟
8、差错控制与差错检测方法（奇偶检验、CRC）
（1）差错控制的方法 1）FEC―有纠错功能
2）ARQ―检测差错，错则要求重发 3）混合方式
（2）差错控制编码的基本原理编码
K位原始序列 N位编码序列（3）常用的差错控制编码
1）奇偶校验码: 纵向奇偶校验横向奇偶校验纵横奇偶校验码 2)循环冗余检验码: CRC码的编码过程：
通过G(X)
信息码 K（x）发送码字 A.将K（x）乘以G（x）的最高次
项xr B.用A的结果除以G（x）得到余数R（x） C.将A的结果加R（x）的到发送码字
试证明：若接收端接收到的T’(X)，如T’(X)能被G(X)整除，则传输无差错。因为
T（X）= XR*K（X）+R（X）――根据C点
若传输无差错，则T’（X） =T（X）= XR*K（X）+R（X）所以T’（X）/G（X）= [XR*K（X）+R（X）]/G（X）（1）又 XR*K（X）= G（X）Q（X）+R（X）――根据B点
所以（1）式为：
T’（X）/G（X）= [G（X）Q（X）+R（X）+R（X）]/G（X)
= G（X）Q（X）/ G（X）+R（X）/ G（X）+ R（X）/ G（X）线路的利用率高；
不要同时使用发送器和接收器来传输数据；
在线路交换中，通信量大时，会封锁呼叫，但报文交换网络仍然可以接收报文，但是
延迟增加；可以多地址发送：可以有优先权；
报文交换网络可以进行速度和代码的转换；
=Q（X）则T’（X）能为G（X）整除
补充：
一：差错的控制方法
1.最常用的差错控制方法是差错控制编码。数据信息位在向信道发送之前，先按照某
种关系附加上一定的冗余位，构成一个码字后再发送，这个过程称为差错控制编码过程。
接收端收到该码字后，检查信息位和附加的冗余位之间的关系，以检查传输过程中是否有
差错发生，这个过程称为检验过程。 2.差错控制编码可分为检错码和纠错码。①检错码
－－能自动发现差错的编码；
②纠错码－－不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码。
3.差错控制方法分两类，一类是自动请求重发ARQ，另一类是前向纠错FEC。
在ARQ方式中，当接收端发现差错时，就设法通知发送端重发，直到收到正确的码字
为止。ARQ方式只使用检错码。
在FEC方式中，接收端不但能发现差错，而且能确定二进制码元发生错误的位置，从
而加以纠正。FEC方式必须使用纠错码。
4..编码效率
衡量编码性能好坏的一个重要参数是编码效率R，它是码字中信息位所占的比例。编
码效率越高，即R越大，信道中用来传送信息码元的有效利用率就越高。编码效率计算公
式为：R=k/n=k/(k+r) 式中 k为码字中的信息位位数 r为编码时外加冗余位位数 n
为编码后的码字长度二、奇偶校验码
奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中“１”的个数为奇数或偶数的编码方法，它是一种检错码。1.垂直奇偶校验的特点及编码规则
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